동형암호화와 CRDTs 결합의 보안 데이터 동기화 도전 과제
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동형암호화된 CRDTs: 보안 협업의 기술적 도전과 해결 방향

카테고리

프로그래밍/소프트웨어 개발

서브카테고리

인프라/DevOps/보안

대상자

  • *개발자 및 보안 전문가**
  • 중급~고급 수준의 기술 이해가 필요한 내용
  • 분산 협업 앱, 암호학, CRDTs 기술에 관심 있는 개발자

핵심 요약

  • 동형암호화(CRDTs) 결합은 서버가 데이터 내용을 알지 못한 채 CRDT 병합을 가능하게 함
  • 성능 저하(20억 배 느림), 공간 비효율(32바이트 데이터에 123MB 키 필요) 등의 기본적 한계 존재
  • TFHE-rs 라이브러리로 Last Write Wins Register CRDT를 구현했으나, 실행 경로 분기 처리암호문 노이즈 관리가 필수적

섹션별 세부 요약

1. 문제 정의 및 기술적 배경

  • 로컬-퍼스트 협업 앱에서 보안성과 사용성 균형 필요성
  • 종단 간 암호화는 서버 병합 불가능으로 비효율적 데이터 통신 발생
  • 동형암호화는 암호문 상에서 알고리즘 실행 가능으로 CRDT 병합을 보장

2. 동형암호화의 한계

  • 부분/일부/완전 동형 구분에 따른 노이즈 증가Bootstrapping 필요
  • 비트 단위 불리언 회로 구현 가능하지만, 실행 경로 분기로 해독 힌트 제공 가능성
  • 암호키/데이터 크기 불균형으로 공간 비효율 심각

3. CRDTs와 동형암호화의 결합 구현

  • TFHE-rs 라이브러리로 Last Write Wins Register CRDT 구현
  • FheBool 연산자와 select 메서드로 조건 비교 및 병합 연산 처리
  • 모든 분기/루프 즉시 평가가 필수적(해독 방지)

4. 성능 및 확장성 문제

  • 20억 배 느린 처리 속도(1초 수준)
  • 키 크기 32바이트 vs 123MB 서버 키로 공간 낭비
  • 최악의 케이스 기준 연산/메모리 소모로 확장성 저하(예: 희소 키값 처리)

5. 기술적 발전과 전망

  • FHE 기술의 15년간 발전(키 30MB, 부트스트래핑 0.1초)
  • CRDTs의 성능 향상(RDX CRDTs O(N) 알고리즘)
  • MPC(멀티파티 연산)가 보다 효율적일 수 있음

결론

  • 현재 FHE+CRDTs는 실용성 미달MPC선택적 암호화 방식이 필요
  • 성능/확장성 제약을 극복하기 위한 구조적 최적화하드웨어 가속 연구 필요
  • 보안성과 사용성 균형을 위한 혁신적 솔루션 개발이 지속되어야 함